CN1545985A - 肿瘤磁热疗治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交变磁场频率为10－1000kHz、场强为1－200kA/m的肿瘤磁热疗治疗仪。其特征在于结构包括中央操作控制器、交变磁场发生装置、电磁感应线圈、治疗床、水冷却装置、影像检测器、温度测控装置、辅助设备、打印机、操作台、停电保护装置；中央操作控制器包括微处理器、显示器、键盘、鼠标、可编程逻辑控制器、电位器、继电器、开关以及治疗、诊断和控制软件等软硬件组成，用于自动处理、调整、控制温度数据与电磁感应线圈的磁场频率、强度，具有建立病人诊断、治疗数据库和存储器等功能，同时显示各装置工作状态与故障报警等。
Description
技术领域
本发明涉及一种交变磁场频率为10-1000kHz、场强为1-200kA/m的肿瘤磁热疗治疗仪。
背景技术
目前临床上应用的电磁波加热肿瘤热疗治疗仪是采用较高频率(如13.56-2450MHz)电磁波的射频热疗治疗仪、微波热疗治疗仪等，由于频率大于10MHz的电磁波具有加热正常组织和组织穿透性差等特性，上述热疗治疗仪的应用存在肿瘤加热不均匀、易损伤正常组织及加热组织和部位受限制等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种交变磁场频率为10-1000kHz、场强为1-200kA/m的肿瘤磁热疗治疗仪。肿瘤磁热疗是一种利用导入体内肿瘤部位的磁性材料在体外交变磁场的作用下产生的磁滞生热效应加热肿瘤，选择性杀灭肿瘤细胞，治疗肿瘤的热疗新方法。大量实验研究表明，由于磁热疗中磁性材料可以通过埋植、注射、介导及主、被动靶向等方式导入肿瘤，并且采用1000kHz以下较低频率的交变磁场用于治疗，它具有磁场穿透性好、不损伤正常组织、可以安全有效地治疗任何部位与体积的肿瘤，并且肿瘤加热具有精确定位性或靶向性、肿瘤内温度均匀性等技术特色，是一种安全有效的肿瘤热疗新方法。
本发明肿瘤磁热疗治疗仪利用电磁感应线圈的交变磁场与导入人体肿瘤部位的磁性材料相互作用产生的磁滞生热效应使肿瘤组织达到40.5-45℃及45℃以上治疗肿瘤。本发明适用于铁磁性、亚铁磁性和超顺磁性的纳米粉、微米粉体及丝状、棒状等各种磁性材料以埋植、注射、介导及主被动靶向等方式导入肿瘤的肿瘤磁热疗。
本发明肿瘤磁热疗治疗仪主要由中央操作控制器、交变磁场发生装置、电磁感应线圈、治疗床、水冷却装置、影像检测器、温度测控装置、辅助设备、打印机、操作台、停电保护装置等部分组成。
中央操作控制器由微处理器、显示器、键盘、鼠标、可编程逻辑控制器、电位器、继电器、开关以及治疗、诊断和控制软件等软硬件组成，用于自动处理、调整、控制温度数据与电磁感应线圈的磁场频率、强度，具有建立病人诊断、治疗数据库和存储器等功能，同时显示各装置工作状态与故障报警等。
交变磁场发生装置由晶闸交流调压器、整流变压器、电子管振荡器或半导体器件频率发生器、冷却水管件等器件组成，具有发生、控制与调整频率为10-1000kHz和电流量的交变电流，并能使与其相连的电磁感应线圈产生磁场强度为1-200kA/m的交变磁场的功能。
电磁感应线圈是空心铜管或其它空心导线绕成的线圈以及配备冷却系统的各种导体制成的线圈。
治疗床具有外壳由工程塑料或铜骨架与工程塑料组成，外壳内装置有电机、变速器、传动器，具有进退、升降、旋转、停止精确平稳、安全可靠、外观美观等功能，同时治疗床上配置有电磁感应线圈，具有送进、退回、旋转等功能，以便适用人体不同部位与不同磁感应加热法的治疗需要。
水冷却装置由水箱、水泵或自来水、水泵与电磁感应线圈及交变磁场发生装置配置的冷却水管路组成，并且配备调节、控制、报警、保护装置，通过控制冷却水压和水流量防止电磁感应线圈过热，保护交变磁场发生装置。
影像检测器由磁共振成像装置、X线CT装置及超声成像仪等肿瘤检测仪组成，用于观测治疗前后瘤体形状、尺寸、疗效以及热疗生物学研究。
温度测控装置由有损温度传感器，采用光纤温度传感器、高阻导线热敏电阻等，或无损温度装置，采用磁共振成像装置、超声成像仪及X线CT装置、微波CT、微波辐射计等]测定肿瘤温度，并将所测温度信号传递给中央操作控制器与显视器，通过自动操作软件或操作台人工操作调整、控制电磁感应线圈的磁场强度、频率，实现对肿瘤温度实时监测控制，使治疗过程中治疗温度准确、稳定、有效、安全和可靠。
辅助装置属于选配装置，可以选配身体检测装置及辅助治疗装置等。
操作台由可编程逻辑控制器、电位器、继电器及开关等多种电子器件组成，用于手动操作调整交变磁场发生装置和电磁感应线圈的磁场频率和强度、电磁感应线圈的位置、水冷却装置的水压、流量和温度，操作温度测控装置、影像检测器、辅助装置、监视器、治疗床运动与打印机等部分的运行，同时对讲机建立与治疗病人的实时沟通，根据病人的具体情况对治疗进行辅助性调整，同时可以显示各部分的工作状态与故障报警等。
停电保护装置在突然停电时，备用电源自动启动，保障水冷却系统继续运行1小时以上，并且中央操作控制器自动保存治疗信息、设备其它功能自动恢复停止状态、治疗床退回原位。
本发明特点：本发明肿瘤磁热疗治疗仪利用电磁感应线圈的交变磁场与导入人体肿瘤部位的磁性材料相互作用产生的磁滞生热效应使肿瘤组织达到40.5-45℃及45℃以上治疗肿瘤。本发明适用于铁磁性、亚铁磁性和超顺磁性的纳米、微米粉体及丝状、棒状等各种磁性材料以埋植、注射、介导及主被动靶向等方式导入肿瘤的肿瘤磁热疗。
肿瘤磁热疗是一种利用导入体内肿瘤部位的磁性材料在体外交变磁场的作用下产生的磁滞生热效应加热肿瘤，利用肿瘤细胞耐热性差选择性杀灭肿瘤细胞，治疗肿瘤的热疗新方法。肿瘤磁热疗治疗仪使用时，将病灶部位已经导入磁性材料的病人的病灶部位通过治疗床的移动装置移至电磁感应线圈旁或电磁感应线圈中间，启动已经预热的治疗仪中交变磁场发生装置，使电磁感应线圈产生治疗需要的交变磁场并对病灶进行磁热疗治疗，经过一定治疗时间后关闭交变磁场发生装置，结束治疗，30分钟以后关闭治疗仪。由于磁热疗中磁性材料可以通过埋植、注射、介导及主被动靶向等方式导入肿瘤，并且采用1000kHz以下较低频率的交变磁场用于治疗，它具有磁场穿透性好、不损伤正常组织、可以安全有效地治疗任何部位与体积的肿瘤，并且肿瘤加热具有精确定位性或靶向性、肿瘤内温度均匀性等技术特色，是一种安全有效的肿瘤热疗新方法。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
图1是肿瘤磁热疗治疗仪基本结构方框图。
图2是肿瘤磁热疗治疗仪的平面示意图。
图3是肿瘤磁热疗治疗仪的平面示意图的A向视示意图。
图4是肿瘤磁热疗治疗仪的平面示意图的B向视示意图。
具体实施方式
参照附图1-4，本发明肿瘤磁热疗治疗仪主要由中央操作控制器、交变磁场发生装置18、电磁感应线圈8、治疗床1、水冷却装置6、影像检测器17、温度测控装置11、辅助设备5、打印机12、操作台13、停电保护装置4等部分组成。
中央操作控制器2由微处理器、显示器14、键盘、鼠标、可编程逻辑控制器、电位器、继电器、开关以及治疗、诊断和控制软件等软硬件组成，用于自动处理、调整、控制温度数据与电磁感应线圈8的磁场频率、强度，具有建立病人诊断、治疗数据库和存储器等功能，同时显示各装置工作状态与故障报警等。
交变磁场发生装置18由晶闸交流调压器、整流变压器、电子管振荡器或半导体器件频率发生器、冷却水管件等器件组成，具有发生、控制与调整频率为10-1000kHz和电流量的交变电流，并能使与其相连的电磁感应线圈8产生磁场强度为1-200kA/m的交变磁场的功能。
电磁感应线圈8是空心铜管或其它空心导线绕成的线圈以及配备冷却装置的各种导体制成的线圈。图2、4中所示电磁感应线圈是同心线圈，实际使用时治疗机根据治疗需要电磁感应线圈采用饼状电极、同轴线圈组或同心线圈三种不同磁感应式加热方式的电磁感应线圈。
治疗床1具有外壳16由工程塑料或铜骨架与工程塑料组成，外壳16内装置有电机、变速器、传动器，具有进退、升降、旋转、停止精确平稳、安全可靠、外观美观等功能，同时治疗床上配置有电磁感应线圈8，具有送进、退回、旋转等功能，以便适用人体不同部位与不同磁感应加热法的治疗需要。
水冷却装置6由水箱、水泵或自来水、水泵与电磁感应线圈8及交变磁场发生装置配置7的冷却水管路组成，并且配备调节、控制、报警、保护装置，通过控制冷却水压和水流量防止电磁感应线圈8过热，保护交变磁场发生装置7。
影像检测器17由磁共振成像装置、X线CT装置及超声成像仪等肿瘤检测仪组成，用于观测治疗前后瘤体形状、尺寸、疗效以及热疗生物学研究。
温度测控装置11由有损温度传感器，如光纤温度传感器、高阻导线热敏电阻等，或无损温度装置，如磁共振成像装置、超声成像仪及X线CT装置、微波CT、微波辐射计等]测定肿瘤温度，并将所测温度信号传递给中央操作控制器与显视器14，通过自动操作软件或操作台人工操作调整、控制电磁感应线圈的磁场强度、频率，实现对肿瘤温度实时监测控制，使治疗过程中治疗温度准确、稳定、有效、安全和可靠。
辅助装置5属于选配装置，可以选配身体检测装置及辅助治疗装置等。
操作台13由可编程逻辑控制器、电位器、继电器及开关等多种电子器件组成，用于手动操作调整交变磁场发生装置1和电磁感应线圈8的磁场频率和强度、电磁感应线圈8的位置、水冷却装置6的水压、流量和温度，操作温度测控装置、影像检测器10、辅助装置5、监视器3、治疗床1运动与打印机12等部分的运行，同时对讲机建立与治疗病人15的实时沟通，根据病人15的具体情况对治疗进行辅助性调整，同时可以显示各部分的工作状态与故障报警等。
停电保护装4置在突然停电时，备用电源自动启动，保障水冷却系统继续运行1小时以上，并且中央操作控制器2自动保存治疗信息、设备其它功能自动恢复停止状态、治疗床1退回原位。
实施例1：
取荷人结肠癌LS174T裸鼠16只，测定并计算肿瘤体积后，按肿瘤体积随机分成两组，第一组为对照组，每只裸鼠肿瘤部位注射纯水0.1ml，第二组每只裸鼠注射0.1ml含有一定量纳米磁粉的水剂，将第二组裸鼠置入上述肿瘤磁热疗治疗仪的电磁感应线圈中，在频率为100KHz、场强为30KA/m的交变磁场下将肿瘤温度加热到42-43℃治疗1小时，治疗10天后处死上述裸鼠、分离肿瘤，称取肿瘤重量。结果表明，第一组瘤重4.2±0.8g，第二组瘤重1.3±0.3g，治疗组的抑瘤率为75％，P值小于0.01。同时，在治疗后十天对第二组裸鼠进行体重和不良反应观测，未见明显异常，裸鼠处死后，取心、脑、脾、肾、肠、肝等重要器官做病理检查，未见明显异常。
实施例2：
取荷人结肠癌LS174T裸鼠16只，测定并计算肿瘤体积后，按肿瘤体积随机分成两组，第一组为对照组，每只裸鼠肿瘤部位注射纯水0.2ml，第二组每只裸鼠注射0.2ml含有一定量纳米磁粉的水剂，将第二组裸鼠置入上述肿瘤磁热疗治疗仪的电磁感应线圈中，在频率为200KHz、场强为20KA/m的交变磁场下将肿瘤温度加热到42-43℃治疗1小时，治疗10天后处死上述裸鼠、分离肿瘤，称取肿瘤重量。结果表明，第一组瘤重2.77±0.75g，第二组瘤重0.19±0.11g，治疗组的抑瘤率为93％，P值小于0.01。同时，在治疗后十天对第二组裸鼠进行体重和不良反应观测，未见明显异常，裸鼠处死后，取心、脑、脾、肾、肠、肝等重要器官做病理检查，未见明显异常。
实验结果表明，本发明肿瘤磁热疗治疗仪具有显著有效治疗肿瘤的功能，并且具有安全无毒副作用的特点。
Claims (4)
1、一种肿瘤磁热疗治疗仪，其特征在于结构包括中央操作控制器、交变磁场发生装置、电磁感应线圈、治疗床、水冷却装置、影像检测器、温度测控装置、辅助设备、打印机、操作台、停电保护装置；
中央操作控制器包括微处理器、显示器、键盘、鼠标、可编程逻辑控制器、电位器、继电器、开关以及治疗、诊断和控制软件等软硬组成，用于自动处理、调整、控制温度数据与电磁感应线圈的磁场频率、强度，具有建立病人诊断、治疗数据库和存储器功能，同时显示各装置工作状态与故障报警；
交变磁场发生装置由晶闸交流调压器、整流变压器、电子管振荡器或半导体器件频率发生器、冷却水管件组成，具有发生、控制与调整频率为10-1000kHz和电流量的交变电流，并能使与其相连的电磁感应线圈产生磁场强度为1-200kA/m的交变磁场；
电磁感应线圈是空心铜管或其它空心导线绕成的线圈以及配备冷却装置的各种导体制成的线圈；
治疗床具有外壳由工程塑料或铜骨架与工程塑料组成，外壳内装置有电机、变速器、传动器，治疗床上配置有电磁感应线圈，具有送进、退回、旋转功能，以便适用人体不同部位与不同磁感应加热法的治疗需要；
水冷却装置由水箱、水泵或自来水、水泵与电磁感应线圈及交变磁场发生装置配置的冷却水管路组成，并且配备调节、控制、报警、保护装置，通过控制冷却水压和水流量防止电磁感应线圈过热，保护交变磁场发生装置；
影像检测器由磁共振成像装置、X线CT装置及超声成像仪等肿瘤检测仪组成，用于观测治疗前后瘤体形状、尺寸、疗效以及热疗生物学研究；
温度测控装置由有损温度传感器，采用光纤温度传感器、高阻导线热敏电阻，或无损温度装置，采用磁共振成像装置、超声成像仪及X线CT装置、微波CT、微波辐射计，用于]测定肿瘤温度，并将所测温度信号传递给中央操作控制器与显视器，通过自动操作软件或操作台人工操作调整、控制电磁感应线圈的磁场强度、频率，实现对肿瘤温度实时监测控制；
操作台由可编程逻辑控制器、电位器、继电器及开关多种电子器件组成，用于手动操作调整交变磁场发生装置和电磁感应线圈的磁场频率和强度、电磁感应线圈的位置、水冷却装置的水压、流量和温度，操作温度测控装置、影像检测器、辅助装置、监视器、治疗床运动与打印机部分的运行，同时对讲机建立与治疗病人的实时沟通，根据病人的具体情况对治疗进行辅助性调整，同时可以显示各部分的工作状态与故障报警；
2、根据权利要求1述的肿瘤磁热疗治疗仪，其特征在于辅助装置属于选配装置，可以选配身体检测装置及辅助治疗装置。
3、根据权利要求1述的肿瘤磁热疗治疗仪，其特征在于停电保护装置配置有停电电源，在突然停电时，备用电源自动启动。
4、根据权利要求1述的肿瘤磁热疗治疗仪，其特征在于电磁感应线圈采用饼状电极、同轴线圈组或同心线圈三种不同磁感应式加热方式的电磁感应线圈。
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